NO844603L - Batteri omfattende reaktivt metall og kontinuerlig tilfoersel av katodereaktant - Google Patents

Batteri omfattende reaktivt metall og kontinuerlig tilfoersel av katodereaktant

Info

Publication number
NO844603L
NO844603L NO844603A NO844603A NO844603L NO 844603 L NO844603 L NO 844603L NO 844603 A NO844603 A NO 844603A NO 844603 A NO844603 A NO 844603A NO 844603 L NO844603 L NO 844603L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
cathode
battery
reactant material
reactant
accordance
Prior art date
Application number
NO844603A
Other languages
English (en)
Inventor
Ernest Lucius Littauer
William Raymond Momeyer
Original Assignee
Lockheed Missiles Space
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lockheed Missiles Space filed Critical Lockheed Missiles Space
Publication of NO844603L publication Critical patent/NO844603L/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

TEKNISK OMRÅDE
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et batteri med reaktivt metall, nærmere bestemt en anordning for tilførsel av katodereaktant i et slikt batteri.
TEKNIKKENS STILLING
Den foreliggende oppfinnelse ble gjort i løpet av eller under kontrakt N00140-80-C-9959 med marinedepartementet i USA.
I en konvensjonell form for primærbatteri som omfatter reaktivt metall og vandig elektrolytt omfatter katoden et fast, elektrokjemisk reduserbart element. Anoden inneholder et reaktivt metall, såsom litium, aluminium, magnesium etc.
Typisk er katodene dannet ^av sølvklorid eller sølvoksyd.
I en illustrativ form anvendes sølvkatoden i et magnesium-sjø-vannsbatteri. I et eksempel på et sølvoksydbatteri anvendes det en aluminiumanode og en natriumhydroksydelektrolytt.
I slike batterier har utladningskapasiteten vist seg å
være begrenset av det elektrokjemiske energiinnhold i katodemate-rialet. For å opprettholde akseptable utladningsverdier er mengden aktivt materiale i katoden begrenset. Således er f.eks. i en sølvoksydkatode den konvensjonelt maksimale kapasitet fra 17 til 23 A.min/g. Sølvkloridkatoder har betydelig mindre elektrokjemisk energiinnhold.
Et eksempel på en elektrokjemisk celle som inneholder reaktivt metall og vann og hvor det anvendes en alkalisk elektrolytt er kjent fra US-patentskrift 4.001.043.
I andre US-patentskrifter beskrives anvendelsen av katode-reaktanter, såsom hydrogenperoksyd, løselige nitriter eller andre elektrokjemisk reduserbare stoffer, såsom halogener, som tilsettes til elektrolytten og reduseres ved det inerte metallsubstrat. Eksempler på slike patentskrifter er US-patentskrifter 4.007.057, 4.001.043, 4.269.907 samt 3.791.871.
I slike batterier er det et alvorlig problem at katodereaktanten, som tilsettes til den strømmende elektrolytt, ledes ut i omgivelsene ved bruk. En betydelig mengde av ubenyttet reaktant går således til spille ved at den tømmes ut sammen med elektrolytten .
BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en porøs katode for anvendelse i et batteri med reaktivt metall.
Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen frembringelse av
en fast, elektrisk ledende, porøs elektrode, typisk av karbon eller komprimerte metallpulver, eller en konstruksjon fremstilt med huller eller andre anordninger for å tilføre elektrokjemisk reduserbart katodereaktantmateriale gjennom katoden til dennes aktive katodeoverflate ved bruk av batteriet i en mengde som må reduseres der for å opprettholde høye energiutladningsverdier. Som eksempler er materialer som porøst karbon fra National Carbon Company, filtmetall fra Brunswick Corporation, sintrede, porøse metallplater fra Clevite, samt skummetall fra Hogen Industries er alle egnet som fordelingsanordninger for katodereaktanten. Alternativt kan elektroden være en elektrokjemisk reduserbar, porøs struktur.
I den viste utførelsesform er anordningen for tilførsel
av reaktantmateriale gjennom katoden strømningskanaler som er fordelt i denne for avgivelse av reaktantmaterialet gjennom det porøse katodemateriale stort sett jevnt til dennes aktive overflate .
Den reaktanttilførende anordning omfatter dessuten et forråd for reaktantmaterialet og et apparat for avgivelse av reaktantmaterialet fra forrådet til katoden etter behov.
I en utførelsesform av oppfinnelsen er anordningen for tilførsel av reaktantmaterialet innrettet til å tilføre materi-;, alet til et kantparti av den porøse katode og strømme gjennom den porøse katode til dennes aktive overflate. s
I den viste utførelsesform, hvor det anvendes en elektrokjemisk reduserbar, aktiv sølvoksydkatode, reduseres katoden først til metallisk sølv for å oppnå den normale kapasitet på fra 17 til 23 A.min/g katodemateriale. Ytterligere kapasitet kan på dette punkt oppnås fra katoden ved tilførsel av en katodereaktant til den resulterende porøse sølvgrunnmasse som ble dannet ved reduksjon av sølvoksydet. Katodekapasiteten er derved bare begrenset av den tilgjengelige tilførsel av katodereaktant.
Reaktanttilførselsanordningen ifølge oppfinnelsen er meget enkel og økonomisk av konstruksjon, men gir likevel gunstig drift av batteriet ved høye utladningsverdier.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGEN
Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av
den etterfølgende beskrivelse under henvisning til den medføl-gende tegning hvor figuren viser et perspektivriss av en porøs katodekonstruksjon som innbefatter oppfinnelsen.
FORETRUKKET UTFØRELSESFORM
I denne utførelsesform av oppfinnelsen som er vist på tegningen omfatter en katodekonstruksjon 10 et elektrisk ledende, porøst legeme 11 med en aktiv overflate 12. Et samlegitter 13
av konvensjonell konstruksjon er festet til den motstående flate.
Som vist på tegningen er det ifølge oppfinnelsen frembrakt en anordning for tilførsel av et elektrisk reduserbart katodereaktantmateriale gjennom det porøse legeme 11 til den aktive overflate 12 i en mengde som må reduseres på denne for å opprettholde en høy energiutladningsverdi for batteriet. Nærmere bestemt omfatter som vist på tegningen reaktanttilførselsanordningen et antall strømningskanaler 14 som er fordelt i det porøse legeme 11 og en innretning 15 for levering av reaktantmateriale slik at dette strømmer gjennom kanalene til de forskjellige områder av reaktantflaten 12.
I den viste utførelsesform omfatter reaktanttilførselsanord-ningen et forråd 16 for reaktantmaterialet, en overføringsledning 17 fra forrådet til kanalene 14, samt en egnet pumpe 18 som er innrettet til å utføre kontrollert avgivelse av reaktantmaterialet til det porøse legeme 11. Egnete reaktantmaterialer er f.eks. hydrogenperoksyd, litiumperoksyd, løselige nitriter, bromater, klorater, sulfitter, dinitrogentrioksyd samt hypoklorj_t-ter.
I den viste utf ørelsesf orm ender kanalen 17 i en munnijig<s>
19 ved bunnen av legemet 11, og kanalene løper gjennom legemet
11 slik at det oppnås jevn fordeling av reaktantmaterialet til katodens aktive overflate 12.
Driften av pumpen 18 reguleres slik at bare den mengde reaktant tilføres til katoden som er nødvendig for reduksjon på overflaten 12, slik at det ikke overføres noen vesentlig mengde ureagert reaktantmateriale til elektrolytten, og det oppnås derved optimal anvendelse av reaktantmaterialet ved oppretthol-delse av høye energiutladningsverdier.
Som det fremgår av tegningen avgis elektrolytten fra et forråd 20 gjennom en egnet ledning 21, hvori det er anordnet en pumpe 22, for tilførsel til den aktive overflate 12 ved bruk av batteriet. Som angitt ovenfor tømmes elektrolytten ut etter at den har strømmet over katodeoverflaten 12, og ved å tilpasse mengden reaktantmateriale som avgis til overflaten 12 til den mengde som er nødvendig for reduksjon på overflaten oppnås det således en særlig høy virkningsgrad ved bruk av batteriet.
Således kan katodekonstruksjonen når den er dannet av sølv-oksyd ha en kapasitet A.min/g som er betydelig høyere enn den vanlige grense på 17-23. Tilsvarende oppnås det når det anvendes andre typer materialer, som kan være elektrokjemisk reduserbare eller ikke, vesentlig høyere maksimumskapasitet ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse på grunn av at reaktanten tilføres til reaksjonsstedet istedenfor til hovedmengden av elektrolytt-løsningen.
Ifølge oppfinnelsen sørges det for tilførsel av reaktantmaterialet fra forrådet gjennom den porøse katode ved hjelp av en egnet anordning i tillegg til fordelingskanalene 14 slik som diskutert ovenfor. Således kan reaktantmaterialet avgis til den ene kant av den porøse katode for strømning gjennom den porøse katode til den aktive overflate 12. Reaktantmaterialet kan avgis gjennom en kant, f.eks. den nedre kant, eller til flere eller samtlige kanter etter ønske.
INDUSTRIELL ANVENDELSE
Katodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen muliggjør vesentlig høyere elektrokjemisk kapasitet for batteriet som følge av at kapasitetsgrensen styres utelukkende av den mengde reaktivt anodemateriale som tilføres idet stort sett ubegrenset tilførsel av katodereaktant kan anbringes i reaktantforrådet.
I den viste utførelsesform har den porøse katodeoverflaée 12 en tykkelse på ca. 203 um og strømsamlegitteret 13 en tykkelse på ca. 102 (im. Det har vist seg at anvendelsen av et slikt tynt katodelegeme letter strømningen av reaktantmateriale gjennom porene i dette til den aktive overflate 12, slik at det er en kontinuerlig tilførsel av katodereaktant tilgjengelig for optimal virkningsgrad ved bruk av batteriet, mens som diskutert ovenfor mengden nødvendig reaktantmateriale minimaliseres på effektiv måte ved at spill av dette unngås ved at det ikke blir tømt ut ubenyttet reaktant sammen med elektrolytten.
Beskrivelsen ovenfor av spesielle utførelsesformer er illustrerende for oppfinnelsen.
'K

Claims (15)

1. Batteri som omfatter en elektrode av reaktivt metall, strøm-mende elektrolytt samt en katodekonstruksjon,karakterisert vedat katodekonstruksjonen har en katalytisk aktiv overflate på en grenseflate mot elektrolytten, og at batteriet er utstyrt med en anordning for tilførsel av elektrokjemisk reduserbart, løselig katodereaktantmateriale gjennom katoden til den aktive overflate ved bruk av batteriet, i en mengde som er tilstrekkelig til å bli redusert på nevnte overflate for å opprettholde en høy energiutladningsverdi.
2. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at katoden omfatter et fast, elektrokjemisk reduserbart porøst materiale.
3. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at reaktantmaterial-tilførselsanordningen omfatter strøm-ningskanaler fordelt gjennom katoden for avgivelse av reaktantmaterialet gjennom det porøse katodemateriale stort sett jevnt til den aktive overflate.
4. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at reaktantmaterial-tilførselsanordningen omfatter strøm-ningskanaler fordelt gjennom katoden for avgivelse av reaktantmaterialet gjennom det porøse katodemateriale stort sett jevnt til den aktive overflate, et forråd for oppbevaring av reaktantmaterialet, samt en anordning for avgivelse av reaktantmaterialet fra forrådet til katoden etter behov.
5. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisert^ved at reaktantmaterial-tilførselsanordningen omfatter et forråd for oppbevaring av reaktantmaterialet, og en innretning for avgivelse av reaktantmaterialet fra forrådet til et kantparti av katoden for strømning gjennom den porøse katode etter behov.
6. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at reaktantmaterial-tilførselsanordningen omfatter et forråd for oppbevaring av reaktantmaterialet og en innretning for avgivelse av reaktantmaterialet fra forrådet til et nedre kantparti av katoden for strømning gjennom den porøse katode etter behov.
7. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at reaktantmaterialet er valgt blant hydrogenperoksyd, litiumperoksyd, nitriter, bromater, klorater, sulfitter, dinitrogentrioksyd samt hypokloritter.
8. Batteri i samsvar med krav 7,karakterisertved at reaktantmaterialet omfatter løselige peroksydioner.
9. Batteri i samsvar med krav 1,karakterisertved at reaktantmaterialet omfatter et halogen.
10. Batteri som omfatter en elektrode av reaktivt metall, strøm-mende elektrolytt samt en fast elektrokjemisk reduserbar katodekonstruksjon,karakterisert vedat katode-konstruks jonen har en katalytisk aktiv overflate med et substrat av inert metall opp til denne, og at batteriet er utstyrt med en anordning for tilførsel av elektrokjemisk reduserbart, løselig katodereaktantmateriale gjennom katoden til den aktive katodeoverflate ved bruk av batteriet, i en mengde som er tilstrekkelig til å bli redusert på nevnte overflate for å opprettholde en høy energiutladningsverdi, idet redusert reaktantmateriale blir fjer-net av den strømmende elektrolytt når det blir dannet.
11. Batteri i samsvar med krav 10,karakterisertved at katoden omfatter et tynt vegglegeme hvori det er ut-formet reaktantmetall-fordelingskanaler.
12. Batteri i samsvar med krav 10,karakterisertved at katoden inneholder aktivt materiale av sølvoksyd, og at reaktanten blir tilført i en tilstrekkelig mengde til å frembringe en kapasitet på over ca. 23 A.min/g reaktant.
13. Batteri i samsvar med krav 10,karakterisertved at reaktantmaterialet er valgt blant hydrogenperoksyd, litiumperoksyd, nitriter, bromater, klorater, sulfitter, dinitrogentrioksyd samt hypokloritter.
14. Batteri i samsvar med krav 13,karakterisertved at reaktantmaterialet omfatter et peroksyd.
15. Batteri i samsvar med krav 10,karakterisertved at reaktantmaterialet omfatter et halogen.
NO844603A 1983-03-25 1984-11-20 Batteri omfattende reaktivt metall og kontinuerlig tilfoersel av katodereaktant NO844603L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/478,695 US4481266A (en) 1983-03-25 1983-03-25 Reactive metal battery having continuous supply of cathode reactant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO844603L true NO844603L (no) 1984-11-20

Family

ID=23901004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO844603A NO844603L (no) 1983-03-25 1984-11-20 Batteri omfattende reaktivt metall og kontinuerlig tilfoersel av katodereaktant

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4481266A (no)
EP (1) EP0140906A4 (no)
JP (1) JPS60500789A (no)
AU (1) AU556873B2 (no)
BR (1) BR8406502A (no)
CA (1) CA1218109A (no)
ES (1) ES8501572A1 (no)
IT (1) IT1177601B (no)
NO (1) NO844603L (no)
WO (1) WO1984003802A1 (no)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4567120A (en) * 1984-10-01 1986-01-28 Energy Development Associates, Inc. Flow-through porous electrodes
US4732822A (en) * 1986-12-10 1988-03-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Internal electrolyte supply system for reliable transport throughout fuel cell stacks
US4851310A (en) * 1987-09-18 1989-07-25 Gould Inc. Microporous elemental silver article and method
US4913782A (en) * 1987-09-18 1990-04-03 Gould Inc. Microporous elemental silver article and method
US4913781A (en) * 1987-09-18 1990-04-03 Gould Inc. Microporous elemental silver and method
US4792505A (en) * 1987-12-14 1988-12-20 Westinghouse Electric Corp. Electrodes made from mixed silver-silver oxides
US4910102A (en) * 1989-03-30 1990-03-20 Alupower, Inc. Process and apparatus for operating a deferred actuated battery
US5427873A (en) * 1990-09-14 1995-06-27 Westinghouse Electric Corporation Lithium-water battery
FR2674687B1 (fr) * 1991-03-26 1997-01-03 Alsthom Cge Alcatel Generateur electrochimique amorcable au lithium/trifluorure de brome.
US5413881A (en) * 1993-01-04 1995-05-09 Clark University Aluminum and sulfur electrochemical batteries and cells
US5571600A (en) * 1994-11-07 1996-11-05 Clark University Sulfur/aluminum electrochemical batteries
US6228527B1 (en) * 1999-03-02 2001-05-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnesium solution phase catholyte seawater electrochemical system
EP1290068B1 (en) 2000-06-02 2010-08-25 SRI International Polymer membrane composition
US7316855B2 (en) 2001-06-01 2008-01-08 Polyfuel, Inc. Fuel cell assembly for portable electronic device and interface, control, and regulator circuit for fuel cell powered electronic device
US7005206B2 (en) 2001-06-01 2006-02-28 Polyfuel, Inc. Fuel cell assembly for portable electronic device and interface, control, and regulator circuit for fuel cell powered electronic device
CA2424725A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-08 David D. Rendina Renewable, energetic, nanodimensional dispersion
US20090311579A1 (en) * 2006-07-20 2009-12-17 Day Donal F Power and Hydrogen Generation System
US7985505B2 (en) * 2006-12-15 2011-07-26 General Electric Company Fuel cell apparatus and associated method
US20080145723A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 General Electric Company Rechargeable fuel cell and method
US8343687B2 (en) * 2006-12-19 2013-01-01 General Electric Company Rechargeable fuel cell system

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB293299A (en) * 1927-07-02 1929-10-15 Schmid Patent Corp Improvements in or relating to electric batteries
US2921110A (en) * 1953-05-01 1960-01-12 Graham Savage And Associates I Battery cells
US2976342A (en) * 1956-12-31 1961-03-21 Rca Corp Fuel cells
US3252837A (en) * 1961-05-08 1966-05-24 Monsanto Res Corp Fuel cell
US3362852A (en) * 1966-01-12 1968-01-09 Sidney A. Corren Fuel cell with consumable ferrous metal anode
US3554810A (en) * 1967-04-12 1971-01-12 Solomon Zaromb Metal-oxygen power source
US3525645A (en) * 1968-06-20 1970-08-25 Esb Inc Silver chloride battery and method of operating same
US3823038A (en) * 1969-07-24 1974-07-09 Inst Gas Technology Continuous bleed fuel cells
US3758339A (en) * 1969-09-10 1973-09-11 Allis Chalmers Mfg Co Method of operating fuel cell with hydrogen peroxide oxidant
US3791871A (en) * 1971-04-14 1974-02-12 Lockheed Aircraft Corp Electrochemical cell
US3769090A (en) * 1971-08-18 1973-10-30 United Aircraft Corp Electrochemical cell
US4037025A (en) * 1972-10-20 1977-07-19 P. R. Mallory & Co., Inc. Halogen fueled organic electrolyte fuel cell
US4001043A (en) * 1975-05-23 1977-01-04 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Anode moderator for reactive metal electrochemical cells
US4007057A (en) * 1975-12-29 1977-02-08 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Cell comprising an alkali metal and aqueous electrolyte
US4126733A (en) * 1976-05-10 1978-11-21 Sorapec Societe de Recherches et d'Application Electronchimiques Electrochemical generator comprising an electrode in the form of a suspension
US4360577A (en) * 1978-10-30 1982-11-23 The Continental Group, Inc. Rib-grid cathode
US4200684A (en) * 1978-11-24 1980-04-29 P. R. Mallory & Co. Inc. High rate discharge primary battery
DE2930099A1 (de) * 1979-07-25 1981-02-12 Varta Batterie Galvanisches primaerelement
US4269907A (en) * 1980-05-05 1981-05-26 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrochemical cell

Also Published As

Publication number Publication date
IT8447910A0 (it) 1984-03-22
IT1177601B (it) 1987-08-26
ES530937A0 (es) 1984-11-16
ES8501572A1 (es) 1984-11-16
CA1218109A (en) 1987-02-17
BR8406502A (pt) 1985-03-19
IT8447910A1 (it) 1985-09-22
JPS60500789A (ja) 1985-05-23
EP0140906A1 (en) 1985-05-15
US4481266A (en) 1984-11-06
AU2653284A (en) 1984-10-09
AU556873B2 (en) 1986-11-20
WO1984003802A1 (en) 1984-09-27
EP0140906A4 (en) 1985-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO844603L (no) Batteri omfattende reaktivt metall og kontinuerlig tilfoersel av katodereaktant
US4370392A (en) Chrome-halogen energy storage device and system
US4128701A (en) Hydrogen/chlorine regenerative fuel cell
JPH0141159Y2 (no)
US4108743A (en) Method and apparatus for separating a metal from a salt thereof
CA1190511A (en) Method of operating a liquid-gas electrochemical cell
JPH06501128A (ja) アルミニウムバッテリー
PL82060B1 (en) Process for electrical energy using solid halogen hydrates[us3713888a]
EP3199665A1 (en) Electrolytic cell for production of organic chemical hydrides
EP2929586B1 (en) Anaerobic aluminum-water electrochemical cell
US4057675A (en) Electrochemical cell
EP1025607B1 (en) Battery system
US4035554A (en) Self pumping electrochemical cell
US6942105B2 (en) In-line filtration for a particle-based electrochemical power system
US5047133A (en) Gas electrode assembly for use in electrochemical cells and method
GB2104279A (en) Method of loading metallic battery plaques
US3703358A (en) Method of generating hydrogen with magnesium reactant
US4500613A (en) Electrochemical cell and method
US20190036182A1 (en) Anaerobic Aluminum-Water Electrochemical Cell
US3915744A (en) Electric battery
US10608307B2 (en) Anaerobic aluminum-water electrochemical cell
US10573944B2 (en) Anaerobic aluminum-water electrochemical cell
JPH0145945B2 (no)
US3427199A (en) Method for starting operation of a sodium amalgam-oxidant fuel cell
JPH0675072A (ja) P/f効果装置